CN106188615A - 三元组合发泡剂、聚氨酯硬质泡沫及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种三元组合发泡剂，包括以下三种质量份的组分：环戊烷9-1质量份，异戊烷5-1质量份，三氟一氯乙烯LBA 2-32质量份。采用上述三元组合发泡剂制备的聚氨酯硬质泡沫，包括以下质量份的组分：组合聚醚100份、上述的三元组合发泡剂10-26份，异氰酸酯120-150份。还提供了上述聚氨酯硬质泡沫的制造方法。此三元发泡工艺可有效降低聚氨酯泡沫的导热系数，降低电冰柜能耗；相同密度下压力泡沫强度增强，电冰柜所需泡沫密度可降低，因此可减少电冰柜整机的注料量，在电冰柜需求量一定时，减少了原材料的浪费，同时也减少了难处理的聚氨酯硬质泡沫的生产，减少了对环境的污染；泡沫的固化时间缩短10-15%，提高了生产效率。

Description

三元组合发泡剂、聚氨酯硬质泡沫及其制造方法

技术领域

本发明属于发泡保温材料技术领域，具体地说，涉及一种三元组合发泡剂、采用该三元组合发泡剂制成的聚氨酯硬质泡沫以及该聚氨酯硬质泡沫的制造方法。

背景技术

传统电冰柜采用单组份烷烃物理发泡剂，发泡时异氰酸酯和聚醚多元醇发生反应后形成聚氨酯硬质泡沫，导热系数偏高，抗压强度较低，泡沫制品芯密度大，原材料消耗量多，生产节拍较慢，造成了较高的制造成本。

目前，部分电冰柜的制造采用多组份物理发泡剂，如戊烷加五氟丙烷混合发泡工艺，利用第三代发泡剂HFC-245fa（分子式CF3CH2CF2H ）的低沸点（15.3℃）及其对导热系数的明显降低作用，使其与低成本戊烷发泡剂进行合适比例的混合，从而达到降低泡沫导热系数及产品灌注量目的。

虽然上述部分电冰柜的制造采用多组分物理发泡剂工艺，可降低导热系数，同时减少注射料量，但第三代发泡剂HFC-245fa（分子式CF3CH2CF2H ）的GWP（地球温暖潜值）偏高，其不够环保的特质导致其在被高含量应用时受到不同地域环保法规限制，而且HFC-245fa价格较高，并且在未来被淘汰的几率很高，致使产品竞争力较低。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的第一个方面的目的在于，提供一种导热系数小、成本较低的聚氨酯硬质泡沫的三元组合发泡剂。

本发明的第二个方面的目的在于，提供一种采用上述三元组合发泡剂制成的聚氨酯硬质泡沫。

本发明的第三个方面的目的在于，提供上述聚氨酯硬质泡沫的一种制造方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一方面，本发明提供一种三元组合发泡剂，包括以下三种质量份的组分：环戊烷9-1质量份，异戊烷5-1质量份，三氟一氯乙烯LBA 2-32质量份。

优选地，三元组合发泡剂的重量份配方，环戊烷9份，异戊烷4.5份，三氟一氯乙烯LBA 3.5份。

另一方面，本发明还提供一种聚氨酯硬质泡沫，包括以下质量份的组分：组合聚醚100份、上述的三元组合发泡剂10-26份，异氰酸酯（PMDI）120-150份。

其中异氰酸酯（PMDI）为黑料，组合聚醚+发泡剂为白料，白料与黑料之间的质量配比1:1.16-1.28。

优选地，环戊烷和异戊烷合计8-14份，三氟一氯乙烯LBA 3-10份。

本发明提出了一种多元混合技术制备聚氨酯硬质泡沫塑料的方法。

组合聚醚由聚醚多元醇单体和水、催化剂、泡沫稳定剂等混合制备而成，称为干白料，是目前市面上常见的用来制作聚氨酯硬质泡沫的主要原料。

发泡剂为环戊烷、异戊烷和三氟一氯乙烯LBA（分子式CF3-CH=CHCl）组成混合而成。

再一方面，本发明还提供一种聚氨酯硬质泡沫的制造方法，包括以下步骤：

S1组合聚醚通过输送泵输送至静态混合器；

S2 将环戊烷、异戊烷用循环泵输送至静态混合器中，将三氟一氯乙烯LBA用循环泵输送至静态混合器中，上述混合物在静态混合器中均匀混合，控制温度18-25℃，压力1-6bar；

S3将静态混合器中的混合物和异氰酸酯混合均匀，然后使用高压发泡机注入电冰柜内，发泡反应，温度18-22℃，压力110-150bar，制得聚氨酯硬质泡沫。

泡沫塑料的导热率一般由气体导热、固体结构导热、辐射导热等三个传热部分组成： λ泡沫=λ气体（50%）+λ固体（20%）+λ辐射（30%），其中发泡剂占主导影响，λ辐射受泡孔结构影响很大，泡孔越细，λ辐射降低越多；三氟一氯乙烯LBA由于其低沸点（19.0℃）属性，其蒸气导热系数较低，环异戊烷与三氟一氯乙烯LBA进行合适比例的混合发泡，可使得泡孔更加细腻，泡孔尺寸分布均匀，降低导热率。

该发明三元组合发泡剂，利用了第四代发泡剂三氟一氯乙烯LBA（分子式CF3-CH=CHCl）的低沸点（19℃）和环保优势，采用低含量的三氟一氯乙烯LBA（分子式CF3-CH=CHCl），环戊烷(一种脂环烃,分子式 C5H10)/异戊烷(又称2-甲基丁烷，化学式为C5H12)/LBA共混物理发泡体系生产聚氨酯硬质泡沫，经实验室测试及工厂小批量验证证明，相较传统单组份发泡工艺，导热系数降低5-10%，注料量降低约5-10%，加快固化时间10-15%，提高了发泡料的流动性，满足全球对环保的要求，是一种全新发泡工艺技术。

采用环戊烷/异戊烷/LBA共混发泡体系，生产的系列冷柜，经整机测试，能耗降低了5-10%，提升了能耗等级水平，达到量产的工艺要求。

采用环戊烷/异戊烷/LBA共混发泡体系，生产的系列冷柜，相同密度下压力泡沫强度增强，电冰柜所需泡沫密度可降低，因此可减少电冰柜整机的注料量，在电冰柜需求量一定时，减少了原材料的浪费，同时也减少了难处理的聚氨酯硬质泡沫的生产，减少了对环境的污染；

采用环戊烷/异戊烷/LBA共混发泡体系，生产的系列冷柜，泡沫的固化时间缩短10-15%，提高了生产效率。

采用环戊烷/异戊烷/LBA共混发泡体系在海尔冷柜上使用的结果表明，具有节能、环保、性价比高等特点。达到同类技术国际领先水平。

此三元发泡工艺可有效降低聚氨酯泡沫的导热系数，降低电冰柜能耗；相同密度下压力泡沫强度增强，电冰柜所需泡沫密度可降低，因此可减少电冰柜整机的注料量，在电冰柜需求量一定时，减少了原材料的浪费，同时也减少了难处理的聚氨酯硬质泡沫的生产，减少了对环境的污染；泡沫的固化时间缩短10-15%，提高了生产效率。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

聚氨酯硬质泡沫的质量份配方：

白料：组合聚醚100份，环戊烷9份，异戊烷4.5份，三氟一氯乙烯LBA 3.5份；

黑料：异氰酸酯（PMDI）137份。

聚氨酯硬质泡沫的制造步骤如下：

S1组合聚醚通过输送泵输送至静态混合器；

S2 将环戊烷、异戊烷用循环泵输送至静态混合器中，将三氟一氯乙烯LBA用循环泵输送至静态混合器中，上述混合物在静态混合器中均匀混合，控制温度22℃，压力2bar；

S3将静态混合器中的混合物和异氰酸酯混合均匀，然后使用高压发泡机注入电冰柜内，发泡反应，温度20℃，压力130bar，制得聚氨酯硬质泡沫。

在实际操作步骤中，发泡剂中的环戊烷和异戊烷预混后泵送至混合器，三氟一氯乙烯LBA单独泵送至混合器，然后再与组合聚醚混合。

本实施例中，制成的聚氨酯泡沫的平均芯密度为30.0kg/m³，平均抗压强度183kpa，最低抗压强度160kpa，平均收缩率0.9%，最大收缩率3.1%，导热系数为18.9mW/m·k，与现有的聚氨酯泡沫相比，其平均芯密度更低，抗压强度高，收缩率低，同体积的聚氨酯泡沫的质量更小，所用到的材料更少，且不影响聚氨酯泡沫的质量，可降低聚氨酯泡沫的制造成本；聚氨酯泡沫的导热系数也更小，隔热保温性能优良，提高了由其制成的保温产品的保温性能，降低了制冷设备的能耗；同时本实施例提供的聚氨酯泡沫具有较高的压缩强度和尺寸稳定性。

实施例2

聚氨酯硬质泡沫的质量份配方：

白料：组合聚醚100份，环戊烷8.5份，异戊烷4.5份，三氟一氯乙烯LBA 5.5份；

黑料：异氰酸酯（PMDI）140份。

本实施例的制造步骤同实施例1，制得的聚氨酯硬质泡沫的平均芯密度为29.8kg/m³，平均抗压强度171kpa，最低抗压强度155kpa，平均收缩率1.2%，最大收缩率3.7%，导热系数为18.5mW/m·k。

实施例3

聚氨酯硬质泡沫的质量份配方：

白料：组合聚醚100份，环戊烷8.5份，异戊烷4.5份，三氟一氯乙烯LBA 7份；

黑料：异氰酸酯（PMDI）142份。

本实施例的制造步骤同实施例1，制得的聚氨酯硬质泡沫的平均芯密度为29.4kg/m³，平均抗压强度166kpa，最低抗压强度152kpa，平均收缩率1.4%，最大收缩率4.5%，导热系数为18.2mW/m·k。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种三元组合发泡剂，其特征在于：包括以下三种质量份的组分，环戊烷9-1质量份，异戊烷5-1质量份，三氟一氯乙烯LBA 2-32质量份。

2. 根据权利要求1所述三元组合发泡剂，其特征在于：所述三元组合发泡剂的重量份配方，环戊烷9份，异戊烷4.5份，三氟一氯乙烯LBA 3.5份。

3.一种聚氨酯硬质泡沫，其特征在于：包括以下质量份的组分，组合聚醚100份、上述权利要求1-2中任一项所述三元组合发泡剂10-26份，异氰酸酯120-150份。

4.根据权利要求3所述聚氨酯硬质泡沫，其特征在于：异氰酸酯为黑料，组合聚醚+发泡剂为白料，白料与黑料之间的质量配比1:1.16-1.28。

5.根据权利要求3所述聚氨酯硬质泡沫，其特征在于：所述三元组合发泡剂中的环戊烷和异戊烷合计8-14份，三氟一氯乙烯LBA 3-10份。

6.一种聚氨酯硬质泡沫的制造方法，其特征在于：包括以下步骤，

S1 组合聚醚通过输送泵输送至静态混合器；

S2 将环戊烷、异戊烷用循环泵输送至静态混合器中，将三氟一氯乙烯LBA用循环泵输送至静态混合器中，上述混合物在静态混合器中均匀混合，控制温度18-25℃，压力1-6bar；

S3 将静态混合器中的混合物和异氰酸酯混合均匀，然后使用高压发泡机注入电冰柜内，发泡反应，温度18-22℃，压力110-150bar，制得聚氨酯硬质泡沫。